RAID级别的技术原理以及优缺点简介

RAID 0

原理及简介：系统向三个磁盘组成的逻辑硬盘（RAID 0 磁盘组）
发出的I/O数据请求被转化为3项操作，其中的每一项操作都对应于一块物理硬盘
从理论上讲，速度为硬盘吞吐量*硬盘数量

优点：没有数据冗余，高可用性，很高的传输速率，大大提高储存性能

缺点：正是因为没有数据冗余，RAID 0在提高性能的同时，并没有提供数据可靠性，
如果磁盘失效，将影响到整个数据，一旦损坏，无法恢复。

适用：适用于个人、者图形工作站等数据安全要求不高的领域。

注意事项：
1.raid0的两个硬盘必须容量、规格相同。
2.组成raid0的两个硬盘在改变主从盘设置时将需要重新分区，原来磁盘里的所有数据将全部丢失。
同一通道的两个硬盘在不改变主从盘设置的前提下可以更改位置，其结果不影响磁盘里的数据和读写操作。
3.组成raid0的磁盘改变为无raid的模式或无raid模式的一对磁盘改变为带raid0的模式时，
系统将需要对相应的磁盘重新分区，原硬盘里的所有数据将全部丢失。

RAID 1

原理及简介：将一块硬盘的数据以相同位置指向另一块硬盘的位置，
RAID 1的操作方式是把用户写入硬盘的数据百分之百地自动复制到另外一个硬盘上

优点：最大限度的保证用户数据的可用性和可修复性，安全性高

缺点：由于完整备份，导致磁盘利用率底下（1/2），存储成本高，不能提高存储性能

适用：存放重要数据，如服务器和数据库存储等领域。

注意事项：
1.两个硬盘必须容量、规格相同。

RAID 0+1

原理及简介：正如其名字一样RAID 0+1是RAID 0和RAID 1的组合形式，也称为RAID 10
先创建2个独立的Raid1，然后将这两个独立的Raid1组成一个Raid0，当往这个逻辑Raid中写数据时
数据被有序的写入两个Raid1中，

优点：既有RAID0的速度，又有RAID1的数据安全，且方案性价比较高

缺点：存储成本高，RAID 0+1的磁盘空间利用率与RAID 1相同。
（虽然Raid10方案造成了50%的磁盘浪费，但是它提供了200%的速度和单磁盘损坏的数据安全性）

示例：服务器级别的电脑可以通过HP NetRaid磁盘控制器实现。
家用机器市场可以透过主板集成芯片，
例如 ICH10R 芯片（Intel Matrix Storage Manager)
支持ICH10R芯片的主板例子:
技嘉 GA-EP45-UD3R
华硕 P5Q (还有 PRO, DELUXE 版)

适用：既有大量数据需要存取，同时又对数据安全性要求严格的领域
如银行、金融、商业超市、仓储库房、各种档案管理等

注意事项：
1.选用的所有硬盘必须容量、规格相同。

RAID 2
原理及简介：与RAID3大致相同。 是为大型机和超级计算机开发的带海明码校验磁盘阵列。
磁盘驱动器组中的第1个、第2个、第4个......第2的n次幂个磁盘驱动器是专门的校验盘，用于校验和纠错。

优点：大数据量的读写具有极高的性能

缺点：少量数据的读写时性能反而不好，数据整体的容量会比原始数据大一些，实际使用较少。

适用：大数据量的读写

注意事项：由于RAID 2的特殊性，只要我们使用的磁盘驱动器越多，校验盘在其中占的百分比越少。
如果希望达到比较理想的速度和较好的磁盘利用率，
那最好可以增加保存校验码ECC码的硬盘，但是这就要付出更多硬盘的购买成本，来确保数据冗余。
对于控制器的设计来说，它比下面所说的RAID 3，4或5要简单。

RAID 3

原理及简介：RAID 3是把数据分成多个“块”，按照一定的容错算法，存放在N+1个硬盘上，
实际数据占用的有效空间为N个硬盘的空间总和，而第N+1个硬盘上存储的数据是校验容错信息，
当这N+1个硬盘中的其中一个硬盘出现故障时，从其它N个硬盘中的数据也可以恢复原始数据

优点：安全性是可以得到保障

缺点：校验盘很容易成为整个系统的瓶颈。访问较短记录时，性能会有所下降。实际适用较少。

适用：大文件类型且安全性要求较高的应用，如视频编辑、web服务器，硬盘播出机、大型数据库等

注意事项：
对于那些经常需要执行大量写入操作的应用来说，校验盘的负载将会很大，无法满足程序的运行速度，
从而导致整个RAID系统性能的下降。
鉴于这种原因，RAID 3更加适合应用于那些写入操作较少，读取操作较多的应用环境

RAID 4
原理及简介：RAID4和RAID3很象，不同的是，它对数据的访问是按数据块进行的，每次是按磁盘进行。
可以这么看，RAID3是一次一横条，而RAID4一次一竖条

优点：RAID3访问所有磁盘，RAID4只访问有用的，读数据的速度大大提高

缺点：写数据需要校验，处理时间较长。恢复数据难度大，控制器的设计难度也大。

适用：由于恢复数据难度大，控制器的设计难度也大，推荐其他RAID

RAID 5
原理及简介：RAID 5把奇偶位信息也分布在所有的磁盘上，而并非一个磁盘上，大大减轻了奇偶校验盘的负担。尽管有一些容量上的损失，RAID 5却能提供较为完美的整体性能，因而也是被广泛应用的一种磁盘阵列方案
硬盘的利用率为n-1，容量n－1

优点：RAID5最大的好处是在一块盘掉线的情况下，RAID照常工作，数据安全性高，速度较快，
磁盘利用率也相对较高，应用广泛。

缺点：只允许有一块硬盘出现故障，必须及时恢复

应用：输入/输出密集、高读/写比率的应用程序，事务处理等

注意事项：
只允许有一块硬盘出现故障，出现故障时需要尽快更换。当更换故障硬盘后，在故障期间写入的数据会进行重新校验。 如果在未解决故障又坏1块，那就是灾难性的了。

原理及简介：RADI6技术是在RAID 5基础上，为了进一步加强数据保护而设计的一种RAID方式，
实际上是一种扩展RAID 5等级。
速度低于N-2，容量N－2，成本高了不少，但更安全。

优点：1、相对于RAID 5更高的数据冗余性能；2、坚强的数据保护能力，可以应付多个硬盘同时发生故障；
3、完美的任务应急操作应。

缺点：1非常复杂的控制器设计；2、计算校验地址将占用相当多的处理时间；
3、由于第二个效验区，将至少需要N+2个硬盘（N是大于等于1色整数）。

注意事项：
一个RAID-6的阵列中可以最多有16个硬盘

RAID 7

原理及简介：RAID7 不仅仅是一种技术，还是一种存储计算机，RAID 7 存储计算机操作系统是一套实时事件驱动操作系统。
RAID 7 突破了以往RAID 标准的技术架构，采用了非同步访问，极大地减轻了数据写瓶颈，提高了I/O 速度。
RAID 7等级是至今为止，理论上性能最高的RAID模式

优点：
1、全面写入的性能领先但盘性能25%至90%并且强于其他阵列1.5至6倍；
2、主机接口通过可升级的连通性来增加传输带宽；
3、在小规模用户读取操作时，Cache的命中率极高，几乎可以将寻址时间变相降低为零；
4、阵列中的磁盘数量越多，写入效率提高越大，读取时寻址时间越短；
5、没有额外的带宽用于效验操作。
6、RAID 7可完全独立于主机运行，不占用主机CPU资源

缺点：
1、很可能造成一个卖主一个方案的局面；
2、存储容量中，每MB成本极高；
3、相对而言，非常短的保修期；
4、大多数用户可能都用不到；
5、必须要有UPS的配合以保证意外断电时Cache中的数据顺利保存。

适用：效地管理日益庞大的数据存储系统，满足各类用户的不同需求，系统的运行效率提高至少一倍以上

注意事项：
1.所有的I/O传输都是异步的，因为它有自己独立的控制器和带有Cache的接口，与系统时钟并不同步
2.所有的读与写的操作都将通过一个带有中心Cache的高速系统总线，我们称之为X-Bus
3.专用的校验硬盘可以用于任何通道
4.带有完整功能的即时操作系统内嵌于阵列控制微处理器，这是RAID 7的心脏

其他资料：
连通性：可增至12个主机接口
扩展性：线性容量可增至48个硬盘
开放式系统：运用标准的SCSI硬盘、标准的PC总线、主板以及SIMM内存
高速性：集成Cache的数据总线（就是上文提到的X-bus） 在Cache内部完成校验生成工作
 多重的附加驱动可以随时热机待命，提高冗余率和灵活性
易管理性：SNMP可以让管理员远程监视并实现系统控制

RAID 30

原理及简介：RAID 30也被称为专用奇偶位阵列条带。它具有RAID 0和RAID 3的特性，由两组RAID 3的磁盘（每组3个磁盘）组成阵列，使用专用奇偶位，而这两种磁盘再组成一个RAID 0的阵列，实现跨磁盘抽取数据。RAID 30提供容错能力，并支持更大的卷尺寸。象RAID 10一样，RAID 30也提供高可靠性，因为即使有两个物理磁盘驱动器失效（每个阵列中一个），数据仍然可用

优点：结合RAID3和RAID0，实现数据的高可靠性

缺点：

适用：非交互的应用程序，如视频流、图形和图象处理等
这些应用程序顺序处理大型文件，而且要求高可用性和高速度。

 

注意事项：最小要求有6个驱动器

RAID 50

原理及简介： RAID 50被称为分布奇偶位阵列条带。同RAID 30相仿的，它具有RAID 5和RAID 0的共同特性。它由两组RAID 5磁盘组成（每组最少3个），每一组都使用了分布式奇偶位，而两组硬盘再组建成RAID 0，实验跨磁盘抽取数据。RAID 50提供可靠的数据存储和优秀的整体性能，并支持更大的卷尺寸。即使两个物理磁盘发生故障（每个阵列中一个），数据也可以顺利恢复过来。

优点：高可靠性存储、高读取速度、高数据传输性能

缺点：成本高

适用：高可靠性存储、高读取速度、高数据传输性能的事务处理和有许多用户存取小文件的办公应用程序

注意事项：
综合RAID5&RAID0

RAID 53

原理及简介：RAID 53称为高效数据传送磁盘结构。结构的实施同Level 0数据条阵列，其中，每一段都是一个RAID 3阵列。冗余与容错能力同RAID 3。

优点：具有高数据传输率的RAID 3配置

缺点：价格昂贵、效率偏低。

适用：数据安全要求高，吞吐量小的单位或个人

注意事项：
技术不成熟，操作麻烦，成本高，慎用。

RAID 1.5

原理及简介：RAID 1.5是一个新生的磁盘阵列方式，它具有RAID 0+1的特性，而不同的是，它的实现只需要2个硬盘。从表面上来看，组建RAID 1.5后的磁盘，两个都具有相同的数据。当然，RAID 1.5也是一种不能完全利用磁盘空间的磁盘阵列模式，因此，两个80GB的硬盘在组建RAID 1.5后，和RAID 1是一样的，即只有80GB的实际使用空间，另外80GB是它的备份数据

优点：存储成本低，需要少，操作简单

缺点：技术不成熟，易出现数据无法恢复的尴尬

适用：数据安全要求不高的领域和个人

注意事项：
1.两个硬盘必须容量、规格相同。
2.通过实际应用，我们发现如果两个硬盘在分开运行后，其数据的轻微改变都会引起再次重组后的磁盘阵列，没法实现完全的数据恢复，而是以数据较少的磁盘为准。